Генный подход к созданию сложных информационных управляющих систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Генный подход к созданию сложных информационных управляющих систем

В.М. Левыкин

В статье рассматривается новый подход к организации проектирования сложных информационных управляющих систем (ИУС). Выдвинута идея генного подхода, изложены основные концепции и направления реализации генного подхода к созданию и эксплуатации сложных ИУС. Рассмотрены основные виды работ, требующих реализации в рамках генного подхода при создании ИУС. Предложена структурная схема ИУС, разработанная с учетом требований генного подхода. Отмечены основные направления исследований в области реализации технологии генного проектирования, которые способны предоставить конкретные практические результаты.

В настоящее время построение сложных ИУС в большинстве случаев рассматривается как адаптация имеющихся в распоряжении организации-разработчика типовых решений по отдельным компонентам ИУС или типовой ИУС к особенностям конкретных объектов автоматизации (ОА). При этом организации-разработчики в целях обеспечения соответствия создаваемых ИУС особенностям конкретных ОА либо адаптируют существующие типовые решения, либо разрабатывают их дополнения применительно к конкретному ОА. Следует также отметить, что большинство организаций-разработчиков ИУС в настоящее время владеют достаточно большим количеством типовых решений для самых различных классов ОА [1].

Однако такое представление деятельности организаций-разработчиков ИУС не лишено недостатков. Так, необходимость хранения разработанных типовых решений приводит к проблемам сохранения большого объема информации с довольно высокой степенью ее дублирования. В то же время разработки уникальных решений и новых типовых решений осуществляются традиционным путем - анализ и синтез функциональной структуры решения, затем разработка отдельных видов обеспечения и интеграция этих разработок в единую целостную обеспечивающую часть создаваемого решения. Использование специальных инструментальных средств автоматизации разработки ИУС и ее отдельных компонентов [2] позволяют лишь несколько сократить временные и финансовые затраты на разработку, но не изменяют коренным образом процессы построения сложных ИУС. Таким образом, возникает необходимость в создании новой технологии автоматизированного создания ИУС, которая позволяла бы в значительной мере устранить указанные выше недостатки. Основным требованием к данной технологии является требование минимизировать временные (а, следовательно, материальные и финансовые) затраты на разработку и внедрение ИУС. Как следствие, к такой технологии выдвигаются требования:

максимально возможное использование концепции типизации решений для ИУС в целом и для отдельных ее компонент;

минимизация сохраняемой информации об особенностях реализации типовых и уникальных решений;

максимально полное использование имеющейся информации о типовых и уникальных решениях при разработке новой ИУС

Исходя из этих требований, для создания данной технологии предполагается использовать так называемый генный подход. В основу генного подхода предлагается положить понятие «информационный ген» - последовательность указаний по разработке функциональной и обеспечивающей частей ИУС. По своей сути информационный ген является упорядоченной и в сильной степени сжатой последовательностью знаний (правил) построения компонент ИУС. Попадая в специальную так называемую «питательную среду», подобные информационные гены развиваются в отдельные компоненты ИУС с последующей интеграцией их в единую целостную ИУС. Под «питательной средой» следует понимать накопленные организацией-разработчиком проектные решения, представляемые в наиболее удобном для разработки виде (например, в виде специальных библиотек, трансляторов или компиляторов специальных языков проектирования).

Можно указать два основных направления реализации генного подхода к созданию ИУС. Первое направление заключается в представлении информационного гена как последовательности интеллектуальных компараторов, анализирующих состояние питательной среды и преобразующих ее в требуемый компонент ИУС с учетом требований и ограничений заказчика к системе и выявленных условий функционирования системы. Данное направление определяет следующие виды работ по созданию ИУС: информационная управляющая система

- разработка «аморфных» питательных сред, то есть сред, имеющих относительно простую структуру и доступных для преобразования в требуемые компоненты ИУС;

- анализ ОА и требований будущих пользователей к создаваемой ИУС и ее отдельным компонентам;

- синтез на основе результатов проведенного анализа структур и содержания информационных генов, необходимых для создания требуемой ИУС.

Другое направление заключается в представлении информационного гена и питательной среды как самоорганизующихся систем, способных изменять свою структуру и содержание под воздействием внешней среды (структуры ОА, задаваемых пользователями целей функционирования ИУС, проектных ограничений и.т.д.). Иными словами, построенный таким образом информационный ген должен не только обеспечить синтез на основе питательной среды требуемого компонента ИУС, но и реагировать на изменение условий эксплуатации этого компонента или на изменение питательной среды путем модификации компонента ИУС. Данное направление определяет следующие виды работ:

- анализ и синтез самоорганизующихся питательных сред, способных к взаимодействию как с информационными генами, так и с внешним миром для совершенствования своих структур и содержания;

- анализ ОА с целью их детальной классификации и выявления наиболее предпочтительных типовых решений ИУС для изучаемого класса ОА и отдельного ОА.\;

- синтез самоорганизующихся информационных генов типовых решений для требуемых компонентов ИУС;

- разработка механизмов самоорганизации, обуславливающих как развитие требуемого компонента ИУС из информационного гена соответствующего типового решения, так и модернизацию структуры и содержания информационного гена в соответствии с особенностями ОА.

Использование генного подхода в свою очередь требует достаточно высокого уровня типизации создаваемых ИУС. При этом типизация должна затрагивать не только содержание ИУС, как-то: задачи управления, модели и алгоритмы решения этих задач, программные комплексы и т.д., но и структуру ИУС. При этом следует помнить, что основные цели автоматизации современных предприятий можно выразить следующим образом [3]:

- снижение трудоемкости процессов управления ОА путем автоматизации процессов сбора, обработки, хранения и отображения информации;

- повышение точности управленческих расчетов, связанных с обработкой больших объемов информации путем согласования процессов обработки информации различными подразделениями ОА при решении различных задач управления;

- повышение оперативности расчетов и анализа управленческих решений путем автоматизации решения задач анализа состояния ОА и прогнозирования возможных изменений состояния ОА;

- повышение эффективности управления предприятием в целом и отдельными подразделениями ОА путем автоматизации решения задач планирования и регулирования деятельности подразделений ОА и ОА в целом.

В соответствии с этими целями можно выделить структуру ИУС как набор типовых элементов, представленных на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Структурная схема ИУС

На рис. 1 приняты следующие обозначения [4].

МПИ - модули приема информации, представляющие собой совокупность структурированных неким образом представлений ИУС об ОА, пользователе, внешнем мире. С помощью этих представлений ИУС получает информацию, необходимую для выработки, принятия и реализации управляющих воздействий на ОА.

МОИ - модули отображения информации, представляющие собой совокупность структурированных неким образом представлений ИУС об ОА и предлагаемых ИУС вариантов управляющих воздействий на ОА. С помощью этих моделей осуществляется передача информации от ИУС к пользователю, на ОА или во внешний мир.

МОДПР - модули обработки данных и принятия решений, представляющие собой совокупность способов обработки данных, получаемых из МПИ, и принятия управленческих решений. МОДПР обеспечивает обработку поступающих данных и реализацию этапов принятия решений по управлению ОА или его подразделениями.

Назначение, структура и содержание остальных блоков, представленных на рис. 1, подробно рассмотрены в [4].

Реализация технологии создания ИУС, в основу которой предполагается положить генный подход, является очень сложной проблемой. Однако существуют области, в которой исследования в данном направлении могут за сравнительно короткий срок предоставить применимые на практике результаты. Так, публикации по данному направлению показывают возможность рассмотрения больших программных комплексов в виде эволюционирующих (развивающихся) систем (генетических алгоритмов), которые подстраиваются под особенности ОА путем «осмысления» потоков информации от ОА [5, 6]. Использование такого подхода гарантирует работоспособность программных систем даже в случае неполноты заложенных в них моделей ОА. В то же время следует помнить, что использование любой технологии автоматизации только на отдельных этапах проектирования сложных систем дает лишь незначительный эффект. Поэтому проблема разработки рассмотренной выше технологии создания ИУС для всех этапов проектирования систем является весьма перспективной областью научно-исследовательских и практических работ.

Список литературы

1. Покровский Е., Аносов М. R/3 - интегрированная система управления предприятием в среде «клиент - сервер» // KM-inform. 1996. № 7. С. 18-21.

2. Вендров А.М. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1998. - 176 с.

3. Гудушаури Г.В., Литвак Б.Г. Управление современными предприятием. М.: Ассоциация авторов и издателей «Тандем», Издательство ЭКМОС, 1998. - 336 с.

4. Левыкин В.М., Евланов М.В. Влияние принципов самоорганизации на проектирование информационных управляющих систем // Проблемы бионики. 2000. Вып. 51. С. 102-105.

5. Обухов Л.И. Эволюционирующие алгоритмы // Компьютеры + Программы. 1994. № 5(13). С. 4-9. 6. Нейронные сети. STATISTICA Neural Networks. М.: Горячая линия - Телеком, 2000. - 182 с.

Размещено на Allbest.ru